yqt液体电阻调速器在吸风机调速改造上应用

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1、YQT 液体电阻调速器在吸风机调速改造上的应用液体电阻调速器在吸风机调速改造上的应用 刘战勋 郭中民 刘战勋先生，洛阳豫港电力开发有限公司总经理。郭中民先生，检修部副部长。 关键词：关键词：吸风机 液体电阻调速 节能 DCS 系统 转差功率 洛阳豫港电力开发有限公司总装机容量 4125MW， 4 台锅炉所用的 8 台吸风 机均采用定速运行、入口挡板调节风量的运行方式。由于设计时所选吸风机的备 用容量偏大，机组在满负荷运行时，吸风机的挡板开度只有 4045；低负荷 运行时，挡板开度更小，系统节流损失大、风机效率低。另外，由于挡板调节的 线性较差， 每台吸风机两个挡板的机械性能不一样， 导致挡板调

2、节的可靠性降低， 既增加了维护工作量，又影响机组稳定运行。为解决这个问题，通过大量调研后， 决定采用风机调速对其改造， 即吸风机挡板全开， 通过改变风机转速来改变风量。 一一 大型风机常用几种调节风机风量的方法比较大型风机常用几种调节风机风量的方法比较 目前，发电厂大型风机风量调 节常用方法是入口挡板调节、动叶 调节、液力耦合器调速调节、液体 粘性调速器调速、变频器调速、双 速电机配合进口导叶调节、绕线式 转子串电阻调速等。图 1 是几种调 节方法消耗功率的比较。 风机入口挡板调节作为最原 始、最传统的调速办法，其应用至 今仍相当广泛，但随着世界能源的 逐渐枯竭，人们节能意识的不断提 高，同时

3、，由于机械挡板调节精确度差、可靠性低等原因，尤其在大型风机上的 应用价值越来越低。 动叶可调式风机控制油系统复杂，故障率高，动叶常常卡涩，给电厂的安全 运行带来隐患。 液力耦合器和液体粘性调速器都要用油控制调速，系统复杂庞大，调速效率 低，且由于这两种调速方法都要在风机转子与电机转子之间，沿轴向加装设备， 对正在运行的风机而言，受其水泥基础的限制，这两种方案都不适合风机的调速 改造。 变频调速方法调速效率高，调速范围大，可用于鼠笼式异步电动机的调速， 但由于其技术复杂，维护检修困难，且造价太高，还有一些不明原因的跳闸故障 影响了其应用和推广。 双速电动机驱动离心式风机，配合进口导叶调节风量，可

4、在一定范围内降低 功率损耗，但不能无级调速，驱动系统的总体效率仍然较低。 绕线式异步电机转子串入可变电阻调速方法，由于以前的可变电阻采用的是 电阻片，经常烧坏，影响了这种调速方法的推广应用。随着电力电子和微电子技 术的发展，以及对国外液体电阻调速起动调速器的消化和吸收，国产化的新一代 液体电阻起动调速器已能很好地解决上述问题。它投资小，安装调试简单，控制 方便，与 DCS 接口简单，更重要的是运行可靠性高，维护量小。但是，由于转差 功率，以发热的形式消耗在可变电阻上，调速效率虽然比液力耦合器高，但却低 于变频器的调速效率。 同时，绕线式异步电机转子串入可变电阻调速和变频调速比较，更经济、可 靠

5、。因此，我们选用了襄樊大力工业控制有限责任公司的 YTQ 绕线式异步电机 转子串入可变电阻调速器(以下简称液体电阻调速器)作为吸风机调速改造的首选 产品。 二二 液体电阻调速器的特点液体电阻调速器的特点 液体电阻调速器具有如下特点：可对大型绕线异步电动机进行无级调速，调 速比可达 21 ；如果需要，也可提供更大调速比的调速器；兼作电动机起动之用 途，不必另外安装起动装置，起动电流小(1.3Ie)，起动平稳； 降低风机蜗壳振 动；减少轴承磨损，延长电机使用寿命；防止叶片磨损断裂。叶片的磨损量是叶 片外缘速度的 3.8 次方，可见降低转速能极大地延长叶片寿命，从而减少维护费 用；对动叶可调风机，可

6、避免动叶卡死、管道漏油等故障隐患，提高运行可靠性； 节能显著，仅次于变频，比液力耦合器高 38，风量的利用率在 8560，其 节电效果可达 2550；与液力耦合器相比，布置灵活、使用方便；冷却水量少 40左右，基本免维护，且风量的线性度较好；比变频调速、晶闸管串级调速经 济、可靠；模块化结构设计便于同 DCS 等系统的连接。 三三 YQT 调速器的结构和基本工作原理调速器的结构和基本工作原理 液体电阻的工作原理是通过改变 转差率 s 达到改变电机转速的目的。由 于绕线式电机转子线圈串入电阻后，不 同电阻对应的转差率不同，所以改变绕 线式电机转子线圈的电阻可以改变电 机的转速。其结构原理如图 2

7、 所示。 通过伺服电机带动传动装置，改变 液体电阻调速器动极板(上极板)的位置 以改变动、静极板间的距离，从而改变 两极板之间的电阻大小以达到改变电 机的转差率 s，从而改变电机转速的目 的。电机在调速运行状态下，电阻通电 所产生的焦耳热，由循环装置将液体强 制泵入热交换器进行散热。 液体电阻器采用模块化结构设计， 它既可就地通过开关量进行转速的增 减，也可通过来自 DCS 系统的开关量 进行转速的增减， 同时， 还可接受来自 DCS 系统的模拟量通过和现场测得的 转速信号进行比较，来进行转速的增 减。另外，液体电阻调速器就地检测、 报警回路也比较完善， 可以通过事先设 计与 DCS 系统的接

8、口回路把测量和报 警信号送至集控室进行远程监视并接 受 DCS 系统的控制。其控制系统框图 如图 3 所示。 四四 吸风机调速的改造方案吸风机调速的改造方案 总体来说，改造可分为以下几个部分： 1. 原吸风机电机的改造 由于 YQT 液体电阻调速器是通过调整液体电阻中两极板间的距离，来改变 串入电机转子回路中的电阻，达到调整电机转速的目的。所以，必须改造原来的 鼠笼式电机的转子，将它改为绕线式电机转子，以便改变转子的回路电阻。此部 分工作由于涉及电机的一些特性，在现场无法进行，所以，整个工作由承包方委 托江西电机厂进行了改造。 改造后电机的转速调整范围为 370740r/min， 电机的 其他

9、性能不变，能够满足 GB755-87旋转电机基本技术要求 。 2. YQT 液体电阻调速器的安装 YQT 液体电阻调速器的安装非常简单，主要工作是两个控制柜的就位、循环 水管道的连接、就地转速测量装置的安装、电机到控制柜电缆的敷设、电解液的 配制。 3. YQT 液体电阻调速器和其他系统的连接 (1)与电气系统的连接 和电气系统的连接主要是电气控制回路送至 YQT 液体电阻调速器的吸风机 开关允许合闸信号、吸风机电机的状态信号等。 (2)与热控 DCS 系统连接 DCS 系统向 YQT 液体电阻调速器提供的转速控制信号可以是原来炉膛压力 调节系统 PID 的输出值，也可是手动时吸风机转速的设定

10、值，手、自动控制选择 由运行人员在 DCS 系统操作站上自由选择。YQT 液体电阻调速器提供给 DCS 的 主要报警包括内外循环的流量、电解液的温度、液位、极板上下移动的超程报警 等。考虑到改造的工作量，我们通过 YQT 液体电阻调速器 PLC 的软件，将上述 报警进行“或运算”，而送至 DCS 系统只有“或运算”的结果一个信号，即只要其中 的任何一个报警，DCS 系统就发出综合报警，以提示集控室值班人员及时做出相 应操作。YQT 液体电阻调速器提供给 DCS 系统的电气允许合闸信号，表示具备 吸风机送电条件。 4. 原 DCS 控制系统此部分的改造 原来采用的吸风机挡板对炉膛压力调节继续保留

11、，由原来的硬手操直接控 制， 不再和 DCS 进行连接。 目的是在液体电阻调速器出现故障时仍然能够维持对 负压的调节。 原 DCS 中炉膛压力的自动调节组态基本保持不变， 只把原来的挡板 标度改为转速，输出的挡板控制信号改为转速控制信号，挡板的高低限改为转速 的高低限，根据需要重新对操作画面进行组态以满足运行人员的需要。 5. 联锁的实现 当一台吸风机故障跳闸时，另一台风机自动变为全速。 五五 调速改造后的效果分析调速改造后的效果分析 1. 改造后的节能效果分析 为了检验 YQT 液体电阻调速器的运行节能情况，我们对#2 炉两台吸风机调 速改造后的运行状况进行了连续 10 天的认真观察分析，

12、并对两台吸风机电流和耗 电量进行了纵向和横向比较。 a. 横向比较 通过对#1 炉吸风机与#2 炉吸风机电流情况统计(相同运行方式和相同工况 下)，可以看出，10 天内#1 炉#1 吸风机的平均电流是 69.3A，#2 吸风机平均电流 68.8A；#2 炉#1 吸风机平均电流 53.85A，#2 吸风机平均电流 55A 左右。计算可 知，#2 炉两台吸风机电流比#1 炉两台吸风机电流小 29.25A。 一年按 330 天计算，可节约用电量： W=Pt= 3 UICOSt=1.732629.250.8533024=204.6299 万度 一度电按 0.3 元计算，一年可节约 61.49 万元。

13、b. 纵向比较 通过对#2 炉吸风机改造前后耗电量比较(相同运行方式和相同工况下)，可以 看出，改造前 10 天内#2 炉两台吸风机的总电耗是 257200kWh；改造后#2 炉两台 吸风机总电耗是 188981kWh。两台吸风机十天节约的电耗 68219kWh。 一年按 330 天进行计算，可节约用电量： W=Pt=68219kWh10330=225.1227 万度 一度电按 0.3 元计算，一年可节约人民币 67.53 万元。 从以上数据可以看出，改造后的节能效果非常显著，特别是在低负荷情况下 节能效果更为明显，两台吸风机一年可节约人民币 67 万元左右。值得一提的是， 我们公司是自备电厂

14、，机组一直是在满负荷状态下运行，如果是调峰机组，其节 能效果会更加显著。 2. 系统可靠性存在的问题及防范措施 (1)调速方式导致的吸风机对轮销子的断裂 过去由于吸风机采用定速运行不存在这个问题，采用 YQT 液体电阻调速器 后，由于调试阶段和运行人员调整幅度的过大导致吸风机对轮销子断裂一年内出 现过两次。对此防范的措施主要是通过改变运行人员操作的幅度，尽可能不要过 大幅度改变吸风机的转速，同时，加强维护，尽可能不要使吸风机切全速运行。 (2)由于没有断线保护可能导致的问题 此类问题主要包括，转速信号和转速控制信号断信号。这个问题对自动调节 来说是个老问题，它所造成的问题很明显，导致运行工况的

15、大幅度变化，在此不 进行祥述。目前，此设备没有发生过类似的问题，但潜在的隐患仍然存在，考虑 有机会在软件中增加断线保护。 (3)电解液液位报警设备选型和安装存在的问题 这个问题是发生最为频繁的问题，主要原因是液位开关的安装位置导致液位 改变时液位计的不复位，从而产生误报警。对于这个问题，我们采用的办法是瞬 间停止循环泵，使液位计复位，消除报警，将来有机会进行重新选位或液位开关 改型。 (4)温度报警设备的选型和安装位置存在的问题 这个问题的主要原因是设计时没有考虑两极板之间的电势，导致双金属温度 计腐蚀加速，解决的办法一是选用耐腐蚀的双金属温度计；二是重新选型，选择 尾长较短的双金属温度计， 虽然不能准确反映电解液温度(反映的是经过冷却器后 的电解液温度)，但可降低腐蚀速度；三是改变安装位置，在箱体上下各装一个温 度测量元件，分别监测进出冷却器电解液的温度，或取其平均值作为电解液的温 度。 六六 结束语结束语 YQT 液体电阻调速器在我厂通过一年的运行，不仅可以使投入的资金在 15 个月内可以完全收回，而且基本实现了电机的软起动(起动电流 1.3Ie)，延长了电 机的使用寿命；同时，由于吸风机挡板的全开，减少了风道的振动与磨损，也减 轻了检修人员的维护量，尤其是对于经常调峰的机组，具有很好的推广和应用价 值。 （全文完） 来源： 世界仪表与自动化 出版日期：2005 年 8 月